New ‘cloaking device’ allows heat evasion

By Yoon Min-sik

Published : March 28, 2012 - 16:30

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French researchers have developed a technology to “cloak” objects from heat, BBC reported Tuesday.

The idea of this “thermal cloak” is to re-direct heat so certain areas will be protected from heat, according to the study published on online optic journal Optic Express.

The cloak will have 20 rings of material with the diffusivity to transmit or dissipate heat.

The heat that entered the multi-layered structure of the cloak is diffused around the outer part, preventing the inner part from rising above certain level.

Heat enters the multi-layered "cloak" (a); the heat is diffused (b); the heat travels to the other side of the outer part (c); the rise in temperature in the inner part is sustained to less than half the value of maximum temperature (Image from opticsinfobase.org)

“We can design a cloak so that heat diffuses around an invisibility region, which is then protected from heat,” said researcher Sebastien Guenneau of the Institut Fresnel. He added that it is also possible to concentrate heat in a small volume.

Scientists have tried to come up with devices that can deceive human eyes, called transformation optics. Recent studies have shown that it is possible to hide objects from magnetic fields, sound or seismic waves by manipulating waves.

But shielding objects from heat was trickier because while wave can travel great distances without faltering, heat simply diffuses over smaller distances, from hot to cold areas.

The researchers have solved this problem by mathematically applying of transformation optics to the equations of diffusion.

The cloaks designed proposed by the scientists “reduces the temperature inside an arbitrary region," and the applied science allows to build a "concentrator which focuses heat flux in a given region."

The study noted that such technology can be applied in microelectronics field, which often presents overheating problems.

By Yoon Min-sik
(minsikyoon@heraldcorp.com)

<관련 한글 기사>

'입으면 안 더워' 망토 기술 개발

프랑스 과학자들이 열로부터 물체를 숨겨주는 망토 기술을 개발했다고 BBC가 27일 (현지시간) 보도했다.

온라인 광학 사이트인 옵틱 익스프레스 (Optic Express)에 게재된 글에서 소개된 이 “열 망토” 기술은 열이 가해질 때 이것을 분산시켜서 특정 부위의 열이 너무 올라가지 않게 해준다.

이 망토는 열을 옮기거나 소멸시켜주는 분산성을 지닌 20개의 물체로 둘러싸인 고리 형태로 되어 있다.

이 ‘다중 층’에 들어온 열은 바깥 부분으로 순환되어 안쪽 부분의 열이 특정 수준 이상으로 올라가지 않도록 해준다.

연구에 참여한 프레스넬 연구소의 세바스티안 구엔뉴는 열이 이 망토는 (열로부터) 숨겨진 부분 바깥으로 분산되어 안쪽이 뜨겁게 되지 않고 보호되도록 설계되었다고 설명했다. 그는 이 방식을 이용해 작은 부위에 열을 집중하는 것 역시 가능하다고 밝혔다.

그동안 과학자들은 인간의 눈을 속일 수 있는 변환광학 (transformation optics) 장치를 개발하기 위해 노력해왔다. 최근 연구 결과에 따르면 자기장이나 음파, 혹은 지진파로부터 물체를 은폐하는 것이 가능하다고 한다.

그러나 열을 피하는 장치를 개발하는 것은 훨씬 까다로운 문제인데, 약해지지 않고 긴 거리를 이동할 수 있는 파동과 달리 열은 짧은 거리를 이동하는데다 단순하게 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 옮겨질 뿐이기 때문이다.

연구진은 변환광학의 수학적 원리를 분산에 적용되는 방정식에 대입하여 이 방법을 해결했다.

과학자들은 이 망토가 임의의 공간 내의 온도를 줄여주고 또한 특정 공간에 열플럭스를 집중시키는 집신기를 만들 수 있다고 설명했다.

또한 이 기술은 종종 과열 문제가 불거지는 마이크로 전자 공학 분야에서 적용될 수 있다고 말했다.

Yoon Min-sik
minsikyoon@heraldcorp.com
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